JP2019535491A - Device and method for sorting - Google Patents
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Abstract
特に破砕したアルミニウムスクラップ(2)を合金グループ(6.1、6.2、6.3)別に仕分けするための装置(1)及び方法で、この方法ではアルミニウムスクラップ(2)がフラクション(4)に分けられ、アルミニウムスクラップ(2)のフラクション(4)が少なくとも1つの中性子源(9)によって照射され、個々のフラクション(4)からこの中性子照射によって放出されるガンマ放射線(10)がそれぞれ少なくとも1つの検出器(11)によって検出され、及びそこから各フラクション(4)に属しているエネルギースペクトルが形成され、このエネルギースペクトルに基づいてこのフラクション(4)の少なくとも2つの合金要素の重量比の相対比率が特定され、このフラクション(4)がこの相対比率に基づいて対応する合金グループ(6.1、6.2、6.3)に分類され、その後でフラクション(4)が分類された合金グループ(6.1、6.2、6.3)に仕分けられる。【選択図】図1In particular, a device (1) and a method for sorting crushed aluminum scrap (2) by alloy group (6.1, 6.2, 6.3), in which aluminum scrap (2) is fractionated (4) And the fraction (4) of the aluminum scrap (2) is irradiated by at least one neutron source (9), and the gamma radiation (10) emitted by the neutron irradiation from the individual fractions (4) is at least 1 each. An energy spectrum detected by the two detectors (11) and belonging to each fraction (4) is formed therefrom, based on this energy spectrum, the relative weight ratio of at least two alloy elements of this fraction (4). A ratio is specified, and this fraction (4) is paired based on this relative ratio. Are classified into alloy groups (6.1,6.2,6.3) to be then sorted into fractions (4) is classified alloy group (6.1,6.2,6.3). [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、特に破砕したアルミニウムスクラップを合金グループ別に仕分けするための方法に関する。 The invention relates in particular to a method for sorting crushed aluminum scrap into alloy groups.
従来技術(特許文献1)では、金属スクラップ(アルミニウムなど)の選別方法が公知であり、この場合スクラップはフラクションに分類され、フラクションはX線源のX線放射で照射される。その際にフラクションから放射されるガンマ放射線は、検出器で検出され、フラクションに属しているエネルギースペクトルのひとつが形成され、それに基づいてフラクションの材料組成が推論される。この方法で特定された材料組成に応じて、フラクションが材料グループ別に仕分けされる。しかしこのような方法は、フラクションを(例えばアルミニウムの)各合金グループに仕分けするには適していない。なぜならエネルギースペクトルの分類では十分な精度を達成できないからである。加えて、この種類の方法は、特に測定時間が比較的長くかかるため、質量流量が比較的小さくなる。 In the prior art (Patent Document 1), a method for sorting metal scrap (such as aluminum) is known. In this case, the scrap is classified into fractions, and the fractions are irradiated with X-ray radiation from an X-ray source. At that time, the gamma radiation emitted from the fraction is detected by a detector, one of the energy spectra belonging to the fraction is formed, and the material composition of the fraction is inferred based on this. Depending on the material composition specified in this way, the fractions are sorted by material group. However, such a method is not suitable for sorting the fractions into individual alloy groups (eg of aluminum). This is because energy spectrum classification cannot achieve sufficient accuracy. In addition, this type of method has a relatively low mass flow rate, especially since the measurement time is relatively long.
したがって本発明の課題は、アルミニウムスクラップを合金グループに仕分けする際に高い質量流量と高い信頼性を備えて優れた、アルミニウムスクラップを合金グループ別に仕分けするための方法及び装置を作り出すことである。 Accordingly, it is an object of the present invention to create a method and apparatus for sorting aluminum scrap by alloy group that is superior in sorting aluminum scrap into alloy groups with high mass flow rate and high reliability.
本発明の方法に関する課題は、請求項1の特徴によって解決される。 The problem concerning the method of the invention is solved by the features of claim 1.
本発明による、特に破砕したアルミニウムスクラップを合金グループ別に仕分けするための方法において、第一の方法段階でアルミニウムスクラップがフラクションに分けられると、必要に応じてアルミニウムスクラップが高い信頼性で分離できる上に、合金グループの特定が個々のフラクションごとに行われることが確保される。複数のフラクションを同時測定する際に予想されるようなエネルギースペクトルの重なり合いによる相互の影響は、これにより安定的に阻止されうる。 In the method for sorting crushed aluminum scrap by alloy group according to the present invention, when aluminum scrap is divided into fractions in the first method step, the aluminum scrap can be separated with high reliability as required. It is ensured that the identification of the alloy group is performed for each individual fraction. As a result, the mutual influence due to the overlap of the energy spectra as expected when measuring a plurality of fractions can be stably prevented.
その後に、アルミニウムスクラップのフラクションが少なくとも1つの中性子源によって照射されると、個々のフラクションからこの中性子照射によって放出されるガンマ放射線がそれぞれ少なくとも1つの検出器によって検出され、そこから、各フラクションに属するエネルギースペクトルが形成され、それによって個々のフラクションの化学組成が簡単な方法でかつ高い精度で特定できる。 Thereafter, when a fraction of the aluminum scrap is irradiated by at least one neutron source, each gamma radiation emitted by the neutron irradiation from each individual fraction is detected by at least one detector from which it belongs to each fraction An energy spectrum is formed, whereby the chemical composition of the individual fractions can be determined in a simple manner and with high accuracy.
さらに、このようなエネルギースペクトルに基づいてこのフラクションの少なくとも2つの合金要素の重量比の相対比率が特定されると、このフラクションが対応する合金グループの相対比率に基づいて分けられる。これは特別な手間がないばかりか信頼性が高い。続いて、このフラクションが割り当てられた合金グループに従って仕分けされうる。後者は、特に、従来技術で公知のような手間のかかる方法較正が不要だからである。 Furthermore, when the relative ratio of the weight ratio of at least two alloy elements of this fraction is specified based on such energy spectrum, this fraction is divided based on the relative ratio of the corresponding alloy group. This is not only special, but also reliable. Subsequently, this fraction can be sorted according to the assigned alloy group. The latter is in particular because no time-consuming method calibration as known in the prior art is necessary.
一般に、合金グループという概念は、展伸アルミニウム合金用規格(EN573−3/4)又はアルミニウム鋳造合金用規格(DIN EN1706)に準拠してアルミニウム合金をグループに分けることと理解される。本発明による方法は、例えばアルミニウムスクラップのフラクションを3xxx−、4xxx−、5xxx−などの合金グループに仕分けることに適している。さらに、一般にフラクションとは、複数又は1つのアルミニウムスクラップ小片であると確認される。フラクションは同様に、あらかじめ定義されたアルミニウムスクラップ粉末又は粒質物の小集団とも理解されうる。加えて、一般に、本方法の基礎をなす測定方法(エネルギースペクトルの検出と形成)は、中性子放射化分析(NAA)として、又は特に即発ガンマ中性子放射化分析(PGNAA)として形成され得ることが確認される。 In general, the concept of alloy group is understood to divide aluminum alloys into groups in accordance with the standard for wrought aluminum alloys (EN 573-3 / 4) or the standard for cast aluminum alloys (DIN EN 1706). The method according to the invention is suitable, for example, for sorting aluminum scrap fractions into alloy groups such as 3xxx-, 4xxx-, 5xxx-. Furthermore, generally a fraction is identified as a plurality or one piece of aluminum scrap. The fraction can also be understood as a predefined small group of aluminum scrap powder or granulate. In addition, it is generally confirmed that the measurement method underlying the method (energy spectrum detection and formation) can be formed as neutron activation analysis (NAA) or in particular as prompt gamma neutron activation analysis (PGNAA). Is done.
アルミニウムスクラップが互いに境界をつけて仕切られたチャンバに入れられ、それによってフラクションに分けられている場合、手順技術的に簡単な方法でスクラップピースをフラクションにグループ分け又は分離できる。例えばチャンバはそれぞれ1つのあらかじめ定義された容積を備えてよく、及び/又は同じ又は異なった粒径のフラクションを収容するために使用されてよい。 If the aluminum scrap is placed in a compartment that is bounded and bounded by each other and thereby divided into fractions, the scrap pieces can be grouped or separated into fractions in a procedurally simple manner. For example, each chamber may comprise one predefined volume and / or may be used to contain fractions of the same or different particle sizes.
中性子源のフラクションが搬送装置によって照射のために給送されると、それによって比較的高い質量流量が可能になるだけでなく、合金グループごとにアルミニウムスクラップを再現可能に仕分けるために、方法の操作がさらに容易になりうる。 When the fraction of the neutron source is fed for irradiation by the transport device, it not only allows a relatively high mass flow, but also the operation of the method to reproducibly sort aluminum scrap by alloy group Can be made even easier.
方法の再現可能性はさらに改善できる。搬送装置がエンドレスの搬送ベルトを備えており、搬送ベルトのゆるみ側と張り側の間にある中性子源が搬送ベルトで通り抜けるアルミニウムスクラップのフラクションを照射し、フラクションからこの中性子照射によって放出されるガンマ放射線が搬送ベルトの張り側上方にある検出器によって検出される。本発明による、中性子源と検出器の配置により、搬送装置が検出器に与える影響は最小限にとどめられる。また、アルミニウムスクラップの可変操作が許容されるため、特に高い質量流量が達成可能である。とりわけ、複数のフラクションを同時に、及び特に簡単なやり方で、その上例えば検出器などの比較的少ない装置で、検出する方法のための基礎を作ることができる。しかも本発明による方法は常に高い分離精度が保証される。 The reproducibility of the method can be further improved. The transport device is equipped with an endless transport belt, and a neutron source between the loose side and the tension side of the transport belt irradiates a fraction of aluminum scrap that passes through the transport belt, and the gamma radiation emitted from the fraction by this neutron irradiation Is detected by a detector located above the tension side of the conveyor belt. Due to the arrangement of the neutron source and detector according to the invention, the influence of the transport device on the detector is minimized. Also, since a variable operation of the aluminum scrap is allowed, a particularly high mass flow rate can be achieved. In particular, the basis for a method for detecting a plurality of fractions simultaneously and in a particularly simple manner, with relatively few devices, for example detectors, can be created. Moreover, the method according to the invention always guarantees a high separation accuracy.
本方法は、取り扱いにおいて、アルミニウムスクラップが搬送装置の搬送ベルトの、特にコンベヤーベルトの、互いに境界をつけて仕切られたチャンバに入っていると、さらに改善されうる。 The method can be further improved in handling when the aluminum scrap enters the chambers of the conveyor belt, in particular the conveyor belt, which are separated from one another.
中性子照射が、フラクションに当たる前に、減速材として形成されたレンズに導かれると、本方法の精度と信頼性がさらに高められる。中性子は、減速材を通ることで熱中性子化されうる、つまりその運動エネルギーが100meV未満に低減され、それによって検査対象フラクションの材料の原子核との中性子断面積を格段に増大させることができる。それゆえに、方法の精度は改善され得る。なぜなら断面積が増大することにより、中性子放射化生成物の収率がより大きくなるからである。同時に、中性子レンズとしての減速材の機能により、中性子の熱中性子化中に、中性子源から出た中性子照射野が均一にされ、放射方向も調節され、それによって検査範囲全体で均一な中性子照射野が達成されうる。このことは、やはり、仕分け方法の信頼性を高めることに役立つ。 If the neutron irradiation is directed to a lens formed as a moderator before hitting the fraction, the accuracy and reliability of the method is further enhanced. Neutrons can be converted into thermal neutrons by passing through the moderator, that is, their kinetic energy is reduced to less than 100 meV, thereby significantly increasing the neutron cross section with the nuclei of the material of the fraction to be examined. Therefore, the accuracy of the method can be improved. This is because the yield of the neutron activation product is increased by increasing the cross-sectional area. At the same time, the function of the moderator as a neutron lens makes the neutron field emitted from the neutron source uniform during the thermal neutronization of the neutron, and the radiation direction is adjusted, thereby making the neutron field uniform throughout the entire examination range. Can be achieved. This also helps to increase the reliability of the sorting method.
方法中の質量流量は、複数のフラクションが同時に中性子源で照射される場合、さらに高めることができる。例えば相並んで及び/又は相前後して配置されたフラクションを同時に測定することが可能である。この方法の再現性は、複数の同時に照射されるフラクションを比較可能であることでさらに高められる。 The mass flow rate in the method can be further increased when multiple fractions are irradiated with the neutron source simultaneously. For example, it is possible to measure simultaneously the fractions arranged side by side and / or one after the other. The reproducibility of this method is further enhanced by the ability to compare multiple simultaneously irradiated fractions.
加えて、フラクションから放出されるガンマ放射線を測定するための複数の検出器が、相並んで及び/又は相前後して備えられている場合、方法の質量流量をさらに高められる。 In addition, the mass flow rate of the method can be further increased if multiple detectors for measuring gamma radiation emitted from the fraction are provided side by side and / or in series.
その際に検出器が相並んで及び/又は相前後して備えられ、それぞれ1つのフラクションから放出されるガンマ放射線を測定するために配置されている場合、複数のアルミニウムスクラップフラクションを同時に測定することが可能になり、その際に個々のフラクションから放出されたガンマ放射線の相互影響が低減される。本方法の質量流量は、これによって、高い方法精度によってさらに高められうる。ここで検出器の側方が互いにシールドされていると、安定的に固定され得、特に複数のフラクションを同時測定する場合に放射されたガンマ放射線は各フラクションに割り当てられた検出器だけに当たる。それゆえに、複数のフラクションの検出するべきガンマ放射線が重なることで測定が歪曲されることは回避可能である。したがって、検出器でガンマ放射線が望ましくない拡散をすることによる検出器の背後放射及び迷光放射が回避される。加えて、鉛シールドを目的に合わせた形状にして配置することで、試料から放出されていないガンマ放射線(例えば設備内の他の材料の中性子放射化による)が検出器に当たることが回避できる。これに関して、鉛シールドは単純な実施態様が示されうる。これによって、信頼性の高い再現可能な方法が作り出しうる。 Simultaneously measure multiple aluminum scrap fractions if detectors are provided side by side and / or side by side, each arranged to measure gamma radiation emitted from one fraction. In which case the interaction of gamma radiation emitted from the individual fractions is reduced. The mass flow rate of the method can thereby be further increased with high method accuracy. Here, if the sides of the detector are shielded from each other, they can be stably fixed, and the gamma radiation emitted particularly when measuring a plurality of fractions strikes only the detector assigned to each fraction. Therefore, it can be avoided that the measurement is distorted due to the overlap of gamma radiation to be detected in a plurality of fractions. Thus, detector back emission and stray light emission due to undesired diffusion of gamma radiation at the detector are avoided. In addition, by arranging the lead shield in a shape suitable for the purpose, it is possible to avoid gamma radiation that has not been emitted from the sample (for example, due to neutron activation of other materials in the facility) hitting the detector. In this regard, a lead shield can be shown as a simple embodiment. This can create a reliable and reproducible method.
本方法に関して示された課題は、請求項の特徴により解決される。 The problems indicated with the method are solved by the features of the claims.
構造的に簡単に実現され、特に合金グループに従った破砕アルミニウムスクラップの仕分けにおいて極めて精確で高い質量流量を備えた装置は、アルミニウムスクラップのフラクションを搬送するための搬送装置と、測定装置とを備え、その測定装置が搬送装置によって運ばれるフラクションを照射するための少なくとも1つの中性子源、フラクションからこの中性子照射によって放射されるガンマ放射線を検出するための少なくとも1つの検出器、及びフラクションをその少なくとも2つの合金要素の各重量比の相対比率に応じて合金グループに配分するための演算処理ユニット、を有しており、相対比率が演算処理ユニットによって、各フラクションで検出されたガンマ放射線のエネルギースペクトルから特定され、及び仕分け装置を備えており、この仕分け装置が、搬送装置が運ぶフラクションを、測定装置が分類した合金グループに合わせて配分する。 A device that is structurally simple and that is particularly accurate and has a high mass flow rate in the sorting of crushed aluminum scrap according to the alloy group comprises a transport device for transporting the aluminum scrap fraction and a measuring device. At least one neutron source for irradiating the fraction carried by the measuring device by the carrier device, at least one detector for detecting gamma radiation emitted by the neutron irradiation from the fraction, and at least two fractions thereof An arithmetic processing unit for allocating the alloy groups according to the relative proportions of the respective weight ratios of the two alloy elements, and the relative proportions from the energy spectrum of the gamma radiation detected in each fraction by the arithmetic processing unit. Identified and equipped with sorting equipment And which, this sorting apparatus, the fraction conveying device carries, allocate in accordance with the alloy groups measuring device classifies.
比較的高い質量流量と高い分離精度は、搬送装置の搬送ベルトのゆるみ側と張り側の間に中性子源が備えられている場合、本発明による装置によって達成可能である。すなわちそれによって、再現性の阻害を妥協する必要なく、フラクションを特に可変に分類する又は測定装置に給送することを可能にする装置が提供される。さらに、それによって中性子源又はレンズその他を比較的搬送ベルトの近くに備えることができ、しかもそれらが搬送装置又はそれによって搬送されるアルミニウムスクラップに触れてしまうことがない。フラクションを確実に照射することで、アルミニウムスクラップを合金グループに従って仕分けする際に装置の信頼性促進を見込むことができる。 A relatively high mass flow rate and high separation accuracy can be achieved with the device according to the invention if a neutron source is provided between the loose side and the tight side of the conveyor belt of the conveyor. That is, it provides a device that makes it possible to classify the fraction in particular variably or to feed it to the measuring device without having to compromise the reproducibility hindrance. Furthermore, it allows a neutron source or lens or the like to be provided relatively close to the transport belt, without touching the transport device or the aluminum scrap transported thereby. By reliably irradiating the fraction, the reliability of the apparatus can be promoted when sorting aluminum scrap according to the alloy group.
搬送装置の搬送装置は、これが互いに互いに境界をつけて仕切られたチャンバを備えている場合、アルミニウムスクラップを分類するために使用できる。さらに、チャンバの構造的な仕様に対応して、フラクションの体積も構造的に単純な方法で制限でき、それによって本方法の分離精度と装置の仕分け品質を高めることになる。 The transport device of the transport device can be used to sort aluminum scrap if it comprises chambers that are partitioned from each other. Furthermore, corresponding to the structural specifications of the chamber, the volume of the fraction can also be limited in a structurally simple manner, thereby increasing the separation accuracy of the method and the sorting quality of the apparatus.
装置の質量流量を高めるために、搬送ベルトは複数の、段が相並んで及び列が相前後して配置されたチャンバを備えていると、それによって装置の質量流量が高められ、構造的に単純に解決される。 In order to increase the mass flow rate of the device, the conveyor belt comprises a plurality of chambers arranged in stages and arranged in rows, thereby increasing the mass flow rate of the device and structurally It is simply solved.
中性子源とフラクションとの間に減速材として形成されたレンズが備えられている場合、装置によって提供された分離精度、ひいてはその仕分け品質がさらに改善され得る。 If a lens formed as a moderator is provided between the neutron source and the fraction, the separation accuracy provided by the device and thus its sorting quality can be further improved.
図には、発明対象物の例として、実施態様を挙げて詳しく示している。 In the figure, the embodiment is shown in detail as an example of the subject of invention.
図1及び図2では、破砕又は寸断したアルミニウムスクラップ2を仕分けするための方法1が示されており、アルミニウムスクラップ2は装置3によって例えば10〜120mmに破砕され及び/又はふるいにかけられ及び/又は均質化され又は結果としてフラクション4が分けられ及び/又は個別化される。このフラクション4は、最終的には仕分け装置5によって合金グループ6.1(例えば:合金グループ6xxxの展伸アルミニウム合金)、6.2(合金グループ7xxxの展伸アルミニウム合金)、6.3(合金グループ3xx−AlSiCuのアルミニウム鋳造合金に)にしたがって仕分けされる。
1 and 2 show a method 1 for sorting crushed or shredded
図1及び図2に示されたように、アルミニウムスクラップ2は互いに境界をつけて仕切られたチャンバ14に入れられ、それによって個々のフラクション4に分けられる。一般的に言うと、フラクション4は、1つ又は複数のアルミニウムスクラップピース又はアルミニウムスクラップ粒質物又はアルミニウムスクラップ2の粉末から構成されていてよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
搬送装置15は、最も単純な構造の仕様で、コンベヤーベルト115が1つで示すことができ、これがフラクション4を個別化装置3からPGNAA測定装置7を通って仕分け装置5に運搬する。実施例でわかるように、境界をつけて仕切られたチャンバ14は搬送装置15のエンドレス搬送ベルト15.3の帯同板15.1及び縦方向板15.2によって形成されている。
The conveying
アルミニウムスクラップ2のフラクション4は、PGNAA測定装置7に給送され、この測定装置は仕分け装置5とデータ共有している。PGNAA測定装置7内ではフラクション4が中性子源9の中性子放射8によって照射され、個々のフラクション4から、このように行われた原子核の放射化によって放出されたガンマ放射線10がそれぞれ1つの検出器11によって検出される。それによって個々のフラクション4のガンマ放射線10に関するデータが存在する。検出器11の測定データは、測定装置7の演算処理ユニット12に送られる。これによってフラクション4にはそれぞれ付属するエネルギースペクトルが形成できる。各フラクションのネルギースペクトルに基づいて、このフラクション4の少なくとも2つの合金要素の重量比の相対比率が特定される。続いて、フラクション4が、合金要素の重量比の相対比率に基づき、演算処理ユニット12により個別に合金グループ6.1、6.2、6.3に分類される。
The fraction 4 of the
この配置に合わせて、PGNAA測定装置7が仕分け装置5を制御するか、又は仕分け装置5とデータ接続し、フラクション4がそれに対応する合金グループ6.1又は6.2又は6.3に応じて各容器13に選り分けられる。
In accordance with this arrangement, the
このような搬送装置15は、特に高い質量流量が輸送を可能にできるが、アルミニウムスクラップ2をフラクション4に分離することはできない。
Such a
図2からわかるように、搬送ベルト15.3の張り側15.4とゆるみ側15.5の間には中性子源9が備えられており、それゆえにアルミニウムスクラップ2のフラクション4が搬送ベルト15.3の張り側15.4を通して照射される。フラクション4から放出されるガンマ放射線10は搬送ベルト15.3の張り側の上に備えられている検出器11に検出される。この種類の中性子源9と検出器11のこのような配置は、コンパクトな装置を作り出し、さらに搬送装置15が測定に与える干渉効果が小さく、それによって特に搬送ベルト15.3のゆるみ側15.5はフラクション4の照射にまったく影響を与えない。したがって本発明による方法は、高い質量流量を備えているだけでなく分離精度も高い。
As can be seen from FIG. 2, a
特に図2でわかるように、中性子源9の中性子放射8は、中性子放射8がフラクション4に当たる前に、レンズ16へ進む。それによって、分散して中性子源9から出る中性子放射8が一様で均質になり、その結果フラクション4に当たる中性子放射8が各チャンバ14で確実に比較可能にできる。このことによっても、複数のフラクション4に同時に中性子源9の中性子放射8を当てることが可能になる。加えて、レンズ16は減速材17として形成され、それによって中性子放射8の中性子が熱中性子化し、運動エネルギーで約100meV減速する。中性子放射8とフラクション4の原子核との断面積は、これによって大幅に拡大し、本方法の測定精度に有利に働く。
As can be seen in particular in FIG. 2, the
特に高い質量流量を可能にするため、PGNAA測定装置内にはフラクション4から放出されるガンマ放射線10を測定するために、複数の検出器11が隣り合って備えられている。図1からわかるように、ここには特に16個の検出器11があり、4つの段19と4つの列20に分けられ、これはすなわち搬送ベルト15.3のチャンバ14に相当する。高い質量流量のための高い並列性が達成できる。
In order to enable a particularly high mass flow rate, a plurality of
図1及び図2でわかるように、検出器11にはそれぞれシールド18が備えられている。これにより、これらが側方を互いにシールドされ、有利には、検出器11に割り当てられたフラクション4から放出されるガンマ放射線10が各検出器11に当たるようになる。そうでないと、よそのフラクション4から放出されたガンマ放射線10が、測定するべきガンマ放射線10と重なり、それによってエネルギースペクトルが歪曲される。信頼性の高いシールドを形成するために、鉛シールド18が選択された。
As can be seen in FIGS. 1 and 2, each
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